ブロックチェーン コンセンサス メカニズムの進化

ブロックチェーン コンセンサス メカニズムの進化

タイムスタンプ: 16 年 2023 月 3 日 59:XNUMX AM
ブロックチェーンのコンセンサスメカニズムの進化 PlatoBlockchain Data Intelligence。垂直検索。あい。
  • 分散型システムの最も重要なコンポーネントの 1 つは、ブロックチェーン ネットワークがトランザクションを検証するために使用するコンセンサス メカニズムです。
  • 暗号通貨で使用されるさまざまな種類のコンセンサス メカニズムとその独自の機能を探っていきます。
  • 現在、暗号通貨で最も人気のあるコンセンサスメカニズムはプルーフ・オブ・ステーク (PoS) で、僅差でプルーフ・オブ・ワーク (PoW) がそれに続きます。

暗号通貨はかなり長い間上昇してきました。彼らの人気は日を追うごとに高まり続けています。この主な理由の 1 つは、暗号通貨の分散型の性質です。分散化により、より安全で透明性が高まり、中央当局による検閲や制御を受けにくくなります。

この分散型システムの最も重要なコンポーネントの 1 つは、ブロックチェーン ネットワークがトランザクションを検証するために使用するコンセンサス メカニズムです。これにより、ノード間の台帳の整合性が維持されます。暗号通貨で使用されるさまざまな種類のコンセンサス メカニズムとその独自の機能について説明します。これらのコンセンサスメカニズムの一部はあまり知られていませんが、人気のあるブロックチェーンがそれらを使用していることに驚かれるでしょう。

仕事の証明（PoW）

Proof of Work は、ブロックチェーンの世界で最もよく知られ、広く使用されているコンセンサス メカニズムです。 PoW は、ビットコインの作成者であるサトシ・ナカモトによって初めて導入されました。  Litecoin およびビットコイン キャッシュは、Proof of Work を使用する人気のある暗号通貨ブロックチェーンの 1 つです。

PoW は、マイナーに計算能力を使用して複雑な数学的問題を解決するよう要求することで機能します。問題を最初に解決したマイナーはチェーンに新しいブロックを追加し、暗号通貨の形で報酬を受け取ります。これらの数学的問題を解決するプロセスには多くのエネルギーと計算能力が必要となるため、悪意のある攻撃者がネットワークを制御することがより困難になります。

ただし、PoW にはいくつかの重大な欠点があります。まず、エネルギーを大量に消費するため、取引手数料が高額になり、二酸化炭素排出量が増加する可能性があります。次に、51% 攻撃に対して脆弱になる可能性があります。この攻撃では、攻撃者がネットワークの計算能力の大部分を制御し、台帳を二重に支出したり操作したりすることが可能になります。

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ステークの証拠（PoS）

Proof of Stake は、PoW のエネルギー消費とスケーラビリティの問題に対処することを目的とした新しいコンセンサス メカニズムです。ステーカーとしても知られる PoS システムバリデーターは、所有しネットワーク上で「ステーク」した暗号通貨の量に基づいて新しいブロックを検証するために選択されます。バリデーターは、暗号通貨の形で取引手数料を受け取ります。

PoS は複雑な数学的問題を解くマイナーに依存しないため、PoW よりもはるかに少ないエネルギーで済みます。また、Proof of Stake ははるかに高速であり、トランザクションの処理時間が短縮されます。ただし、PoS は、すでに大量の暗号通貨を所有している人に報酬を与え、新規ユーザーがネットワークに参加するのを妨げる可能性があるため、集中化の影響を受けやすくなります。 Cardano, Binance Smart Chain と Ethereum は、PoS ブロックチェーンの例です。

ステークの委任証明（DPoS）

委任されたプルーフ オブ ステークは PoS に似ていますが、ガバナンスの層が追加されます。 DPoS システムでは、利害関係者が投票して、トランザクションの検証とチェーンへの新しいブロックの追加を担当する少数の代表グループを選出します。

DPoS はバリデーターの数が少ないため PoS よりもさらに高速であり、1 秒あたりのトランザクション数が増加するため拡張性が向上します。ただし、PoS と同様に、DPoS はネットワーク上の検証と意思決定のほとんどを委任者が担当するため、集中化に対して脆弱になる可能性があります。 Tron は、DPoS を使用する最も人気のあるブロックチェーンです。

権限の証明（PoA）

Proof of Authority は、信頼できるバリデーターに依存して新しいブロックをチェーンに追加するコンセンサス メカニズムです。 PoA システムでは、バリデータはネットワークによって事前に承認され、そのアイデンティティがすべての参加者に知られている信頼できるノードです。バリデーターはネットワークの整合性を維持します。これらにより、新しいトランザクションがチェーンに確実に追加されます。

PoA は PoW よりもはるかに高速でエネルギー消費が少ないため、小規模ネットワークの拡張性とコスト効率が高くなります。ただし、バリデーターはネットワーク上で大きな権限と制御を持っているため、より集中化されています。 VeChain PoA コンセンサス メカニズムを使用します。

経過時間の証明（PoET）

Proof of Elapsed Time は、信頼できる実行環境を使用してバリデーターをランダムに選択するコンセンサス メカニズムです。 PoET システムでは、ネットワーク上の各ノードは信頼できる環境でランダムな時間待機し、待機時間の最も短いノードが次の検証のために選択されます。

Proof of Elapsed Time (PoET) は、ネットワーク上の各ノードがランダムな時間待機する信頼できる実行環境を使用して、バリデーターをランダムに選択するコンセンサス メカニズムです。選択されると、ノードは新しいブロックをチェーンに追加し、その作業に対する報酬を受け取ります。 PoET は、PoW よりも高速でエネルギー効率が高く、PoS よりも拡張性が高く、プライベート ブロックチェーン ネットワークに適しています。ただし、PoET は信頼できる実行環境の可用性によって制限される可能性があり、悪意のあるノードからの攻撃に対して脆弱です。 ハイパーレッジャーのこぎり歯 Linux Foundation の Hyperledger プロジェクトによって開発されたブロックチェーン プラットフォームです。コンセンサスメカニズムとして PoET を使用します。

ビザンチンフォールトトレランス（BFT）

Byzantine Fault Tolerance (BFT) は、悪意のあるノードや障害のあるノードが存在する場合でも、ネットワーク上のノードがブロックチェーンの状態について合意に達することを可能にするコンセンサス メカニズムです。 BFT では、各決定についてバリデーターの超過半数またはしきい値に同意する必要があります。これにより、一部のバリデーターに悪意があるか欠陥がある場合でも合意に達することができます。 BFT は復元力が高く高速であるため、信頼性が必要なミッションクリティカルなアプリケーションに適しています。ただし、BFT は複雑でリソースを大量に消費する可能性があるため、高レベルの分散化を必要とするすべてのブロックチェーン アプリケーションに適しているとは限りません。 テンダーミント, ロープ & メタの失敗した天秤座 BFT コンセンサス メカニズムを使用するブロックチェーンの例です。

実用的なビザンチンフォールトトレランス（pBFT）

Practical Byzantine Fault Tolerance (pBFT) は、BFT コンセンサス メカニズムの拡張バージョンであり、大規模ネットワークにおけるコンセンサスの効率を向上させるように設計されています。 pBFT では、合意に達するためにバリデーターの 3 分の 2 の多数が必要です。 pBFT は、ローテーションリーダーシップモデルを使用して、単一のバリデーターへの権力の集中を防ぎます。 pBFT は高速かつ効率的であり、高レベルのセキュリティと信頼性を必要とするエンタープライズ ブロックチェーン ネットワークで一般的に使用されています。ただし、pBFT は、高度な分散化が必要なパブリック ブロックチェーン ネットワークにはあまり適していない可能性があります。 ハイパーレジャーファブリックブロックチェーン ネットワークは pBFT メカニズムを使用します。 Quorum JPモルガンが開発したイスタンブールBFT（IBFT）を使用するブロックチェーンです。 IBFT は pBFT のバリアントです。

連邦ビザンチン協定 (FBA)

フェデレーテッド ビザンチン協定 (FBA) は、信頼できるノードのグループがブロックチェーンの状態について合意に達することを可能にする合意メカニズムです。 FBA システムノードは、独自のコンセンサスプロセスを持つグループまたは「クォーラム」に編成されます。各クォーラムは、ブロックチェーンの保守を担当する「バリデーター」のセットを選択します。合意に達するために、バリデーターは相互に、また他の定足数とメッセージを交換します。 FBA は、取引に同意するために過半数のバリデーターを必要とする投票システムを使用しています。そうして初めてブロックチェーンに追加されます。

許可型ブロックチェーン ネットワークでは、一般的に FBA コンセンサスが使用されます。許可されたネットワークの参加者は既知であり、信頼されています。高度なセキュリティと信頼性を確保しながら、合意に達するための迅速かつ効率的な方法を提供します。 FBA は、高度な分散化を必要とするパブリック ブロックチェーン ネットワークにはあまり適していない可能性があります。また、限られた数のバリデーターと合意を得るのが難しい場合もあります。 Ripple & ステラー は、FBA コンセンサス メカニズムを使用する 2 つの非常に人気のあるブロックチェーンです。

有向非巡回グラフ（DAG）

有向非巡回グラフ (DAG) コンセンサス メカニズムは、トランザクションの整理と検証に有向グラフを使用するという点で、従来のブロックチェーン構造とは異なります。 DAG システムでは、各トランザクションは前のトランザクションによって検証されます。新しいトランザクションは、集中管理されたエンティティによる検証を必要とせずにグラフに追加できます。

DAG は従来のブロックチェーン システムよりも迅速に確認します。ネットワーク内の複数のノードがトランザクションを同時に検証します。ただし、グラフ内のトランザクション数が増えると、DAG はスケーラビリティの問題に直面する可能性があります。 DAG はトランザクションの検証に単一のブロックチェーンを使用しないため、セキュリティも懸念される可能性があります。 IOTA, ナノ & ヘデラハッシュグラフ ブロックチェーンは DAG ベースのコンセンサスを使用しました。

現在、暗号通貨で最も一般的なコンセンサス メカニズムはプルーフ オブ ステーク (PoS) で、僅差でプルーフ オブ ワーク (PoW) がそれに続きます。 PoS は、大量の計算能力を必要とする PoW と比較してエネルギー効率が高いため、人気が高まっています。多くの新しい暗号通貨が PoS を実装しています。最大の暗号通貨の 1 つであるイーサリアムは、PoW から PoS に移行しました。しかし、PoW は依然として確立された人々の間で人気があります。ビットコインには PoW を使用してきた長い歴史があり、このシステムに投資しているマイナーの大規模なネットワークがあります。

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